4．1 JPEG-LS工作原理簡介

　　如圖5所示，JPEG-LS的編碼過程主要包括預測、上下文建模和熵編碼。核心算法LOCO-I采用鄰域非線性預測和Golomb熵編碼。

　　上下文建模是JPEG-LS編碼的基礎，使用的建模方法是基于對上下文的認識。上下文首先根據圖5中a、b、c、d處像素值決定對x處像素足采用常規模式編碼還是采用游程模式編碼。當從上下文估計的連續像素在近似無失真編碼要求的容限內幾乎完全相同時，選擇游程模式；否則，選擇常規模式。

　　常規模式下首先完成預測。預測器對位于a、b、c等3個鄰近像素的重建組值Ra、Rb、Rc進行綜合，形成x像素的預測值Px，即：

　　預測誤差是x像索的實際值和預測值的差分。通過一個與上下文有關的項對預測誤差進行修正，以補償預測中的系統偏移。如果采用近無損編碼，則要對預測誤差進行量化，所允許的最大誤差用一個“NEAR“參數表示。對已修正的預測誤差進行Golomb編碼。Golomb編碼相當于幾何分布下的Huffman編碼。它依賴于上下文，而前面編碼的預測誤差也是以相同的上下文為基礎。

　　為進一步提高數據壓縮效率，JPEG-LS引入了游程模式。此時編碼過程直接跳過預測和誤差編碼程序：編碼器從x處開始對像素值和a處像素重建值相同的一系列連續像素進行計數，即統計游程的長度。當遇到一個具有不同值的像素或當前行的行尾時，游程終止。該游程長度經過一個專門的性能更好、更適用的Golomb編碼擴展程序來編碼。

　　4.2 JPEG-LS的移植問題

　　本系統使用HP實驗室提供的開源JPEG-LS開發包。完整的JPEG-LS開發包支持多種顏色模型，如多平面壓縮、逐行或者逐點等壓縮方式。本系統考慮到ARM系統資源的限制，只裁減了其中的逐行單文件壓縮方式。原始開發包運行在Linux或者Windows平臺上，移植過程最主要的工作包括3點。

　　①裁減不必要的功能，如原始開發包中對多圖像編碼的支持。

　　②針對系統設計移植后的接口，如本模塊移植后，只提供以下幾個接口：

　　jls_global_init，全局初始化函數，計算查詢表等，只需要啟動時調用一次；

　　jls_image_init，每幀圖像開始壓縮時都要調用一次的初始化；

　　jls_encode_one_line，壓縮一行圖像。

　　③對原開發包中使用的動態內存分配需要移植，解決的方案有2個：

　　開發一個簡單的內存管理模塊；

　　手動分配內存。

　　考慮到源碼包中使用的動態內存不多，系統采用第2種方案。在移植過程中，建議先在PC上分配好一大塊內存，然后，給開發包中需要分配的地方手動分配。在PC上調試通過之后，就可以直接在ARM上面使用了。

　　5 調試及優化方法

　　5．1調試方法

　　嵌入式系統的調試是一個很繁瑣而復雜的過程。在調試之前劃分好模塊，可以大大提高調試效率；另外為了調試，還需要添加一些計劃項目之外的調試工具。

　　本系統的調試工作分為3個部分。

　　（1）藍牙無線鏈路層調試

　　藍牙無線鏈路層的調試可以直接借助PC上很多現有的串口工具來實現。

　　（2）CMOS攝像頭調試

　　CMOS攝像頭的調試有兩個部分：SCCB配置時序、RGB圖像數據時序。

　　一般的處理器都不帶SCCB接口，因此要用處理器的口線模擬SCCB時序。此時的調試一般都是通過示波器觀察模擬的時序，看足否符合芯片手冊上的要求。為了驗證是否正確，一般可先讀一個指定的寄存器（這些寄存器都有出廠默認值）；然后寫一個數據，讀取出來驗證是否吻合。

　　RGB圖像數據時序由CPLD產生，此時的調試需要ARM來配合。本系統在調試時，在PC上編寫了一個簡單的串口接收程序，ARM把SRAM中的圖像數據通過串口發送給該PC，PC上的程序把這些原始的RGB數據插值并顯示出來，從而可以得知CPLD的時序是否正確。當然，調試時序時，示波器仍然是必不可少的工具。

　　（3）JPEG-LS算法調試

　　JPEG-LS算法的調試分為兩個步驟：PC上的算法驗證和目標板上的調試。

　　PC上的算法驗證使用VC6．O模擬目標板上的運行環境，測試目標板上的各個功能接口。本部分的驗證代碼可供下載。

　　目標板上調試時，還是要借助串口，把壓縮的圖像和原始圖像通過串口發送至PC。Pc上的JPEG-LS解碼程序解碼壓縮圖像，然后與原始圖像對比，從而找出算法中的錯誤。